Глубокое Погружение в Блокчейн

Блокчейн Aptos спроектирован для безопасности, масштабируемости и надежности. Эта статья предоставляет техническое погружение в основные компоненты и инновации блокчейна Aptos.

Блокчейн Aptos построен на нескольких ключевых принципах:

• Безопасность прежде всего: Использует язык программирования Move для безопасных смарт-контрактов
• Высокая производительность: Поддерживает более 100,000 транзакций в секунду
• Низкие задержки: Быстрое финальное подтверждение транзакций
• Масштабируемость: Горизонтальное масштабирование валидаторов
• Upgradeability: Безшовные обновления протокола

Aptos использует AptosBFT, новаторский алгоритм консенсуса, основанный на последних достижениях в исследованиях византийской отказоустойчивости. AptosBFT обеспечивает:

• Высокую пропускную способность: Оптимизирован для быстрой обработки транзакций
• Низкие задержки: Подтверждения в порядке секунд
• Византийскую отказоустойчивость: Устойчивость к злонамеренным валидаторам (до 1/3)
• Устойчивость к сетевым разделам: Поддерживает живость в условиях нестабильной сети

Лидер

• Предлагает блоки транзакций
• Ротируется детерминированно
• Ответственен за упорядочивание транзакций

Валидаторы

• Голосуют за предложенные блоки
• Выполняют транзакции и проверяют состояние
• Участвуют в консенсусе

Полные Узлы

• Синхронизируют состояние блокчейна
• Обслуживают API запросы
• Ретранслируют транзакции

Aptos использует Block-STM, новаторский подход к параллельному исполнению транзакций:

Традиционные блокчейны:     Aptos Block-STM:
Tx1 → Tx2 → Tx3 → Tx4      Tx1 ┐
                           Tx2 ├─→ Параллельно
                           Tx3 ┤
                           Tx4 ┘

Преимущества Block-STM:

• Автоматическое обнаружение зависимостей
• Оптимистическое параллельное исполнение
• Откат при конфликтах
• Значительное улучшение производительности

1. Создание Транзакции

   Пользователь создает транзакцию →
   Подписывает приватным ключом →
   Отправляет в mempool

2. Валидация в Mempool

   Проверка подписи →
   Проверка баланса газа →
   Проверка номера последовательности →
   Добавление в mempool

3. Включение в Блок

   Лидер выбирает транзакции →
   Формирует блок →
   Предлагает блок валидаторам

4. Консенсус

   Валидаторы голосуют →
   Достигается кворум →
   Блок подтверждается

5. Исполнение

   Параллельное исполнение →
   Обновление состояния →
   Генерация событий

6. Финализация

   Состояние зафиксировано →
   Транзакция завершена →
   Подтверждение отправлено

Каждый аккаунт в Aptos имеет:

struct Account {
    authentication_key: AuthenticationKey,
    sequence_number: u64,
    coin_store: CoinStore<AptosCoin>,
    // Ресурсы пользователя
}

Ключевые особенности аккаунтов:

• 32-байтовые адреса: Криптографически выведенные
• Номера последовательности: Предотвращают replay атаки
• Хранилища ресурсов: Хранят данные и активы
• Ротация ключей: Поддержка обновления ключей

Ресурсы - это структуры данных, хранящиеся на аккаунтах:

resource struct Coin<phantom CoinType> has store {
    value: u64,
}

resource struct CoinStore<phantom CoinType> has key {
    coin: Coin<CoinType>,
    frozen: bool,
    deposit_events: EventHandle<DepositEvent>,
    withdraw_events: EventHandle<WithdrawEvent>,
}

Характеристики ресурсов:

• Безопасность типов: Гарантируется системой типов Move
• Scarcity: Ресурсы не могут быть скопированы или случайно удалены
• Доступ: Контролируется системой прав владения Move

Слой Консенсуса

• Валидаторы достигают соглашения
• AptosBFT протокол
• Быстрая финализация

Слой Исполнения

• Виртуальная машина Move
• Параллельная обработка
• Управление состоянием

Слой Хранения

• Merkle tree для верификации
• Версионированная база данных
• Эффективные доказательства

Сетевой Слой

• P2P коммуникация
• Обнаружение узлов
• Синхронизация состояния

        Валидаторы
    ┌─────┐  ┌─────┐  ┌─────┐
    │ V1  │◄─┤ V2  │─►│ V3  │
    └─────┘  └─────┘  └─────┘
       │        │        │
    ┌─────┐  ┌─────┐  ┌─────┐
    │ FN1 │  │ FN2 │  │ FN3 │
    └─────┘  └─────┘  └─────┘
       │        │        │
    [Клиенты] [dApps] [API]

Move VM обеспечивает несколько уровней безопасности:

Безопасность Типов

• Статическая проверка типов
• Предотвращение ошибок времени выполнения
• Гарантии системы типов

Безопасность Ресурсов

• Нет копирования ресурсов
• Линейная логика для активов
• Предотвращение двойной траты

Безопасность Модулей

• Изолированное выполнение
• Контролируемый доступ к функциям
• Версионирование модулей

Цифровые Подписи

• Ed25519 для аккаунтов
• Поддержка мультиподписей
• Агрегированные подписи BLS

Хеширование

• SHA3-256 для Merkle trees
• Криптографические доказательства
• Верификация состояния

Block-STM Исполнение

• Спекулятивное параллельное исполнение
• Автоматическое разрешение зависимостей
• Высокая пропускная способность

Пайплайнированный Консенсус

• Перекрывающиеся раунды консенсуса
• Уменьшенная задержка
• Повышенная эффективность

Эффективное Хранение

• Версионированные Merkle trees
• Инкрементальные обновления
• Сжатие состояния

Aptos поддерживает обновления протокола через управление на блокчейне:

public entry fun update_aptos_version(
    aptos_framework: &signer,
    major: u64,
    minor: u64,
    patch: u64,
) {
    // Логика обновления версии
}

Типы Обновлений

• Обновления основы фреймворка
• Изменения параметров консенсуса
• Модификации газовой схемы
• Новые функциональности

1. Предложение: Валидаторы предлагают обновления
2. Голосование: Валидаторы голосуют за изменения
3. Активация: Обновления активируются при достижении кворума
4. Развертывание: Безшовное развертывание по сети

Назначение Токена

• Плата за газ для транзакций
• Стейкинг для валидаторов
• Голосование в управлении
• Платежи экосистемы

Распределение Токенов

• Фиксированное максимальное предложение
• Инфляционные вознаграждения стейкерам
• Сжигание комиссий за транзакции
• Стимулы экосистемы

Модель Ценообразования

Стоимость Газа = Gas Units Used × Gas Unit Price

Компоненты Стоимости

• Вычислительная сложность
• Использование хранилища
• Использование сети
• Приоритизация транзакций

Масштабируемость

• Шардинг состояния
• Кросс-шардовые транзакции
• Улучшения Layer 2

Безопасность

• Формальная верификация
• Улучшенная криптография
• Квантовая устойчивость

Пользовательский Опыт

• Абстракция аккаунтов
• Улучшения кошельков
• Упрощение разработки

Блокчейн Aptos представляет значительный прогресс в технологии распределенных реестров, объединяя:

• Высокую производительность через параллельное исполнение
• Строгую безопасность через язык Move
• Масштабируемость через инновационную архитектуру
• Обновляемость через управление на блокчейне

Эти инновации делают Aptos идеальной платформой для создания следующего поколения децентрализованных приложений.

• Техническая документация Move
• Руководство валидатора
• API справочник
• Документы исследований